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在2012年之前,关于航母用钢板的制造能力,在中文网络上几乎成了一种传说。当时,中国尚未真正“掌握”辽宁舰的建造技术,全球明确具备生产航母钢材能力的国家仅有两个,分别是美国与苏联。
那时,中国因无力自行生产航母钢板,网络上流传着“中国没办法完成瓦良格号航母改造”的论调。然而,随着2012年辽宁舰由瓦良格号改造成功并正式交付中国海军,这种怀疑之声便逐渐消散,变得不攻自破。
航母钢板与普通钢材迥然不同。它一定要具有极高的抗腐蚀和抗老化性能、屈服强度、抗拉强度、耐疲劳性,以及抵御温差变化和爆炸冲击的能力。正因这些严苛的性能要求,航母钢被视作尖端高科技的代表。在2012年以前,能够生产这种高性能航母钢的,只有美国和苏联这两个超级大国。
美国使用的航母钢材主要属于HY系列特种钢。上世纪制造常规动力航母时,普遍采用的是HY-80型,这是一种添加了镍、铬和钛的合金钢,屈服强度可达约八百兆帕(MPa)。随后,美国还研发出HSLA系列钢材,这种钢材硬度极强且重量较轻,大范围的应用于尼米兹级和福特级核动力航母,逐步提升了舰体的性能。
苏联的航母钢材则属于AK系列。凭借本国丰富的钛金属矿资源,苏联生产的AK系列特种钢含钛量极高,结合镍铬合金技术,达到了目前全球最高的屈服强度水平,约为一千兆帕。苏联能制造出能够下潜至一千米深度的“共青团员”号核潜艇,正是因为其外壳大量使用了这种高强度的AK钢材,使得潜艇具备卓越的抗压能力。
令人感慨的是,如今虽然俄罗斯仍能制造AK系列特种钢,但其建造航母的能力已大不如前。当前俄罗斯唯一的现役航母——库兹涅佐夫号,其实就是在苏联解体前夕建造完成的。自2017年起,这艘航母进入大规模维修,至今仍静卧在船坞中。由此可见,俄罗斯目前无论是建造还是维护航母的能力,都存在极大疑问。
再看法国,虽然它能生产某些屈服强度较高的特种钢材,如所谓的“软钢”系列,但其屈服强度大约只有五百五十兆帕左右。对于中大型航母来说,这个数值远远不足。航母钢材的屈服强度最低也得达到七百兆帕以上,否则船体本身的重量和钢材内部应力会导致变形甚至裂缝。法国的软钢系列刚好满足小型潜艇或航母的需求,但要制造中大型航母则力不从心。正因如此,法国建造戴高乐号航母时,仍从美国采购了HY-80型特种钢。
此外,日本也能生产屈服强度大约为四百五十兆帕的特种合金钢,但这远远不足用来制造中大型航母。
当中国在2005年决定改造瓦良格号航母时,航母钢材的短缺便成为摆在面前的最大难题之一。中国当时无法生产符合规定标准的航母钢材,自然也没有改造航母的技术储备。由于西方国家对中国实施技术封锁,尤其是在“国之重器”的领域,航母钢材根本没办法从国外合法购得。
为破解这一难题,鞍钢集团挑起了重担,承担起航母钢材的研发任务。鞍钢钢铁研究院军工产品研究所副所长赵刚后来回忆,当时接到任务时,小组成员无不震惊。要制造的钢板尺寸是鞍钢集团此前最大钢板的四倍,性能要求更是严苛——从头到尾的强度偏差不允许超出十兆帕。夏比冲击试验中,该钢板在零下八十四度的冲击能量均保持在两百五十焦耳以上。
不仅材料性能挑战极大,航母钢材的形状也带来了技术难题。例如航母龙骨常用的球扁钢,头部呈球形而腹板扁平,这种钢材对强度和加工工艺的要求极高。面对如此复杂的任务,鞍钢并未退缩,科研人员迅速投入高强度的技术攻关。
经过约一年半的奋战,鞍钢成功攻克航母钢材的多项关键技术,使中国具备了生产高性能航母钢的能力。如今,我们国家生产的航母钢材中,约七成由鞍钢集团供应。凭借此项突破,中国稳稳跻身全球航母钢材生产的前三强之列,与美国和俄罗斯齐名。
在航母钢材研发的舞台上,印度则是一个反面典型。印度造国产航母维克兰特号时,首批航母钢材依赖俄罗斯进口。但随国产化呼声高涨,后续钢材改用国产。然而,印度自身未能解决航母钢材的核心技术问题,导致其航母钢在强度、抗腐蚀性和韧性方面存在不足。维克兰特号服役后,更传出甲板出现开裂的消息。
航母钢材不仅限于航母使用,因其卓越的抗腐蚀和高强韧性,许多舰艇如潜艇也需用此类钢材。印度造不出合格航母钢材,直接影响了其潜艇制造能力,使其先进潜艇的研发受阻,面临巨大挑战。